Las nanoestructuras ferroeléctricas de titanato de bario combinan una serie de propiedades ópticas y piezoeléctricas únicas, las cuales los convierten en uno de los materiales con grandes perspectivas para futuras aplicaciones biomédicas como la creación de sensores e implantes médicos de una nueva generación. En particular, son materiales prometedores para aumentar la efectividad del diagnóstico del cáncer de pulmón en etapas tempranas, así como el desarrollo de implantes que aceleren la generación de tejido óseo propio. Sin embargo, para garantizar la amplia utilización de estos materiales, es necesario garantizar su alta biocompatibilidad, ya que existe el peligro de daño tisular tóxico por iones de metal de la superficie de las nanoestructuras. La biocompatibilidad de tales nanoestructuras puede aumentarse sustancialmente modificando su superficie con recubrimientos de compuestos orgánicos. Actualmente, no hay estudios experimentales comparativos que permitan establecer los patrones de la influencia de estos recubrimientos sobre las propiedades funcionales de las nanoestructuras ferroeléctricas para cumplir con los objetivos del proyecto. Con el conjunto de datos experimentales que se obtengan en esta investigación se desarrollarán recomendaciones sobre la optimización de los métodos para producir nanoestructuras ferroeléctricas funcionales con alta biocompatibilidad. Esto nos permitirá desarrollar nuevos nanomateriales funcionales para crear sensores e implantes biomédicos basados en nanoestructuras ferroelectricas de titanato de bario.

¿Cuáles son los tipos y modos óptimos de deposición de recubrimientos biocompatibles en la superficie de las nanopartículas de titanato de bario para preservar sus propiedades ópticas y piezoeléctricas no lineales y, así, reducir el efecto tóxico sobre los objetos biológicos?

Según los datos del Journal Of Clinical Oncology V:35.15 (2017), del 2005 al 2014, la tasa de mortalidad por cáncer de pulmón en el Perú fue de 16 839 personas, lo cual significó un aumento en el índice de 12,8 a 13,4 casos por cada 10 0000 personas. Al mismo tiempo, se mostró que el mayor crecimiento se dio en las regiones del norte. Al respecto, el desarrollo de métodos para el diagnóstico precoz de esta enfermedad en las etapas iniciales, incluyendo el desarrollo de métodos de biopsia y tomografía de microondas utilizando sondas de nanopartículas ferroeléctricas, puede reducir significativamente la mortalidad. Además, según los pronósticos (ver https://www.iofbonehealth.org/facts-statistic#category-24), el número de fracturas óseas en América Latina para hombres y mujeres mayores de 50 años, para el 2050, aumentará en un 400 % en comparación con 1990; mientras que para las personas mayores de 65 años esta cifra superará el 700 %. Al mismo tiempo, el daño económico directo será de más de 13 mil millones de dólares. Por lo tanto, el desarrollo de tecnologías para la creación de implantes y recubrimientos que aceleren el proceso de la osteogénesis es un tema actual de las tecnologías médicas. Actualmente, no hay estudios experimentales comparativos que permitan establecer los patrones de la influencia de los recubrimientos modificadores biocompatibles sobre las propiedades ópticas no lineales y piezoeléctricas de las nanopartículas ferroeléctricas de titanato de bario. Con el conjunto de datos experimentales que se obtengan, se compararán las características estructurales y funcionales de los objetos investigados, lo cual permitirá desarrollar recomendaciones sobre la optimización de los métodos para obtener nanoestructuras ferroeléctricas funcionales con alta biocompatibilidad para la creación de sensores e implantes médicos de una nueva generación. Cabe señalar que los miembros del equipo de esta investigación tienen experiencia en trabajos relacionados con la modificación de superficies de nanopartículas metálicas y ferroeléctricas con compuestos orgánicos. Además, el tema del presente proyecto se encuentra dentro de las prioridades de CONCYTEC, ya que está relacionado con las sub áreas de nanotecnología, ciencia de materiales y salud.

Modalidad de proyecto: Proyecto de investigación avanzado

Los proyectos deben ser presentados de manera asociativa (con una o más entidades asociadas).

La conformación mínima es la siguiente:

• Un investigador principal
• Un coinvestigador
• Un tesista de posgrado
• Un gestor tecnológico
• Un coordinador administrativo

Tipo de proyecto: Investigación aplicada

Subsector: Salud

Sector: General

Lugar de ejecución del proyecto: La Libertad

Fecha de inicio:  01/12/2018

Fecha de cierre:  03/06/2021

Plazo de ejecución (meses): 30

Objetivo principal

Desarrollar y producir nuevos nanocompuestos ferroeléctricos basados en titanato de bario con superficies modificadas mediante compuestos orgánicos biocompatibles, de forma que se reduzcan los efectos tóxicos en tejidos biológicos con potencial aplicación en el diagnóstico de cáncer de pulmón e implantes que aceleren el proceso de osteogénesis. Estos nuevos nanomateriales funcionales serán producidos a base de titatanato de bario y recubiertos con compuestos orgánicos identificados, lo cual no alterará sus propiedades no lineales ópticas y piezoeléctricas. Adicionalmente, podrían ser empleados en el diagnóstico de cáncer de pulmón mediante tomografía de microondas – técnica emergente no invasiva para el estudio patológico de tejidos blandos-, y para implantes que aceleren el proceso de osteogénesis.

Objetivo específico 1

Síntesis y caracterización de nanopartículas ferroeléctricas de titanato de bario de diversos tamaños mediante el método del peróxido de hidrógeno

Objetivo específico 2

Formación de nanocompuestos ferroeléctricos de titanato de bario biocompatibles mediante modificación superficial con compuestos orgánicos y/o biopolímeros y su efecto sobre sus propiedades ópticas y piezoeléctricas no lineales

Objetivo específico 3

Estudio de la interacción de los nanocompuestos ferroeléctricos obtenidos con cultivos celulares para evaluar la biocompatibilidad

Objetivo específico 4

Optimización de los procesos de obtención de nanocompuestos ferroeléctricos biocompatibles basados en titanato de bario manteniendo las propiedades ópticas y piezoeléctricas requeridas para crear marcadores para el diagnóstico de cáncer al pulmón e implantes que aceleren el proceso de osteogénesis

Institución responsable del proyecto

Universidad Privada Antenor Orrego

RUC: 20141878477

Tipo de entidad: Universidades que se encuentren licenciadas o en proceso de licenciamiento por la SUNEDU

Régimen: Privado

Tipo de organización: Sin fines de lucro

Departamento: La Libertad

Provincia: Trujillo

Distrito: Trujillo

Dependencias: Laboratorio de Investigación Multidisciplinaria – LABINM; Unidad de Citogenética, Biología Molecular y Reproducción Asistida (GENERBINM)

Institución asociada

Universidad Nacional de Trujillo

RUC: 20172557628

Tipo de entidad: Universidades que se encuentren licenciadas o en proceso de licenciamiento por la SUNEDU

Régimen: Público

País: Perú

Departamento: La Libertad

Provincia: Trujillo

Distrito: Trujillo

Institución asociada

Universidad Estatal De Kursk

Tipo de entidad: Universidades extranjeras

Régimen: Público

País: Rusia

Investigador principal

Nombres: Luis Manuel

Apellido paterno: Angelats

Apellido materno: Silva

Grado académico: Doctorado

Nombre del grado académico: Maestro en Ciencias, mención en Materiales

Entidad: Universidad Privada Antenor Orrego

Dependencia: Laboratorio de Investigación Multidisciplinaria – LABINM

Coinvestigador

Nombres: Fredy Romel

Apellido paterno: Pérez

Apellido materno: Azahuanche

Grado académico: Doctorado

Entidad: Universidad Privada Antenor Orrego

Dependencia: Laboratorio de Investigación Multidisciplinaria – LABINM

Coinvestigador

Nombres: Patricia Esperanza

Apellido paterno: Contreras

Apellido materno: Vera

Grado académico: Magister

Entidad: Universidad Privada Antenor Orrego

Dependencia: Unidad de Citogenética, Biología Molecular y Reproducción Asistida (GENERBINM)

Coinvestigador

Nombres: Elio Fernando

Apellido paterno: Ávila

Apellido materno: Vereau

Grado académico: Magister

Entidad: Universidad Privada Antenor Orrego

Dependencia: Laboratorio de Investigación Multidisciplinaria – LABINM

Coinvestigador

Nombres: José Ángel

Apellido paterno: Roldan

Apellido materno: López

Grado académico: Doctorado

Entidad: Universidad Nacional de Trujillo

Dependencia: Departamento académico de Física

Coinvestigador

Nombres: Nilkita

Apellido paterno: Emelianov

Grado académico: Doctor

Entidad: Universidad Estatal de Kursk

Dependencia: Department of Physics and Nanotechnology

Tesista

Nombres: Tesista no identificado 4

Apellido paterno: –

Apellido materno: –

Tipo de tesis: Licenciatura

Entidad: Universidad Nacional de Trujillo

Tesista

Nombres: Tesista no identificado 4

Apellido paterno: –

Apellido materno: –

Tipo de tesis: Maestría

Entidad: Universidad Privada Antenor Orrego

Tesista

Nombres: Tesista no identificado 4

Apellido paterno: –

Apellido materno: –

Tipo de tesis: Doctorado

Entidad: Universidad Privada Antenor Orrego

Gestor tecnológico

Nombres: Gestor tecnológico no identificado 1

Apellido paterno: –

Apellido materno: –

Entidad: Universidad Privada Antenor Orrego

Coordinador administrativo

Nombres: Juan Segundo

Apellido paterno: Camino

Apellido materno: Garcés

Entidad: Universidad Privada Antenor Orrego

Técnico

Nombres: Henry Eduardo

Apellidos: León León

Entidad: Universidad Privada Antenor Orrego

Técnico

Nombres: Wilder Máximo

Apellidos: Aguilar Castro

Entidad: Universidad Nacional de Trujillo

Rubros financiables

• Recursos humanos (hasta 50% del monto financiado)

1. Incentivo monetario para el investigador principal y coinvestigadores: no debe sobrepasar el máximo de S/ 2,000 mensuales por investigador.
2. Pago a los tesistas: no debe sobrepasar el máximo de S/ 1,500 mensuales por tesista.
3. Pago al personal técnico o asistente de investigación: no debe sobrepasar el máximo de S/ 1,000 mensuales por técnico.
4. Honorarios o incentivos para un gestor tecnológico: no debe de sobrepasar el máximo de S/. 1,500 mensuales.

• Equipos y bienes duraderos (hasta 20% del monto financiado)

Corresponde a la adquisición de equipos menores para el proyecto de investigación.

• Materiales e insumos

1. Materiales, insumos, reactivos, accesorios, componentes electrónicos o mecánicos, bienes no inventariables.
2. Material bibliográfico, tales como manuales, bases de datos, libros especializados, otros, y/o suscripciones a redes de información (en físico o electrónico).
3. Software especializado para el desarrollo de los proyectos de investigación.

• Viajes

Corresponde a los gastos de viajes relacionados a actividades propias del proyecto de investigación.

Los gastos que aplican para este rubro son los siguientes:

1. Pasajes: terrestres, aéreos, nacionales e internacionales, en clase económica.
2. Viáticos: comprenden los gastos por concepto de alimentación, hospedaje y movilidad (hacia y desde el lugar de embarque), así como el desplazamiento en el lugar donde se realizan las actividades. El concepto de viáticos es aplicable para estancias cuya duración sea menor a los quince (15) días calendario, considerando los topes máximos diarios detallados en el Anexo 2.
3. Manutención: comprenden los gastos de alojamiento, alimentación y movilidad local durante su permanencia en el lugar sede del objeto del beneficio otorgado, o desplazamientos relacionados con el mismo. El concepto de manutención es aplicable siempre que se trate de una estancia cuya duración sea mayor o igual a quince (15) días calendario, considerando los topes máximos diarios detallados en la convocatoria.
4. Seguro de viaje: el seguro es de carácter obligatorio y su valor debe estar de acuerdo al precio de mercado. La cobertura típicamente incluye gastos médicos de emergencia, muerte accidental, invalidez e imprevistos logísticos durante el viaje (retraso de vuelos, demora o pérdida de equipaje, robos, etc.). El precio del seguro puede variar en función a la edad, duración del viaje y el destino. Se puede financiar hasta un máximo de S/ 2,000.

• Servicios de no consultoría.

Corresponde a los gastos de contratación de personas naturales o jurídicas para la ejecución de actividades de índole técnica especializada, consideradas como críticas para lograr el buen resultado del proyecto de investigación: servicios de laboratorio, colección de datos, procesamiento de muestras, análisis y diseño.

• Otros servicios

Corresponde a los gastos de contratación de personas naturales o jurídicas para la ejecución de actividades complementarias del proyecto de investigación, tales como:

1. Actividades de difusión:

1. Gastos de organización de taller de cierre del proyecto.
2. Costo de publicación de artículos en revistas indizadas.

• Costo de inscripción para participar en eventos o para discutir los resultados con personal interesado o calificado.

1. Actividades complementarias de la investigación:

1. Gastos de importación y desaduanaje de materiales, insumos o equipos relacionados al proyecto de investigación que se adquieran en el extranjero.
2. Gastos relacionados a la obtención del título o grado.

• Gastos relacionados a la solicitud de patentes.

1. Gastos de mantenimiento correctivo para los equipos adquiridos u otro equipo de laboratorio que deba usarse en el proyecto.

• Gastos de gestión (hasta 10% del monto financiado)

Corresponde al incentivo monetario para el coordinador administrativo, útiles de oficina y servicios de imprenta.